Тема 8. Работа стали и алюминиевых сплавов в конструкциях
8 Участок текучести Самоупрочнение.1. Работа стали на растяжение
Зависимость между напряжениями и деформациями для различных материалов устанавливается экспериментально.
|
Диаграмма растяжения стали |
|
|
|
Рис. 8.1. Диаграмма растяжения стали. 1 – малоуглеродистые стали (стали обыкновенной прочности), 2 - стали высокой прочности; 3 - поликристалл железа м – предел прочности (временное сопротивление); т – предел текучести; l – предел пропорциональности; 02 – условная граница текучести |
,
где ,
МПа – нормальное напряжение; Е – модуль
упругости;
– относительное удлинение образца
после разрыва является показателем
пластичности. Для малоуглеродистых
сталей – =
2025%;
для высокопрочных сталей –
= 810%.
При т/м=0,6 Ст3.
При т/м=0,8 высокопрочные стали
.
.
Характер деформаций стали под действием нагрузки определяется совместными деформациями ее составных частей (феррита и перлита). Перлит размещается между зернами феррита в виде слоев и отдельных включений. На начальных стадиях загрузки пластические деформации зерен феррита сдерживаются сопротивлением слоев перлита. При напряжениях, равных пределу текучести, сопротивление перлита преодолевается. Происходит общий сдвиг. На диаграмме появляется участок текучести.
У высокопрочных сталей сопротивление перлитовых включений, легирующих элементов и их соединений настолько велико, что участок текучести не проявляется. В этом случае отмечают условную границу текучести 02. Когда относительное удлинение достигает определенной величины (около 2,5%), материал перестает течь и становится снова способным сопротивляться. Диаграмма растяжения становится криволинейной. С увеличением нагрузки при пластических деформациях связь между частями кристаллов на плоскостях скольжения уменьшается. Согласно этому уменьшается и модуль деформации, диаграмма становится все более пологой, пока не будет достигнут предел прочности м, при которой металл разрушается.
При пластических деформациях малоуглеродистых сталей на растянутых образцах заметно появление характерных линий, которые называются линиями текучести или линиями Чернова-Людерса, идущие под углом 45 к линии растягивающих усилий. Направление их совпадает с направлением максимальных касательных напряжений.
Разрушение бывает вязкое (пластичное) - от смещения; хрупкое - вследствие отрыва и смешанное.
Касательные напряжения и пластические деформации - причина вязкого разрушения. Хрупкое разрушение является следствием развития упругих деформаций металла до величины разрушающих в условиях, когда затруднены пластические сдвиги. В этом случае наблюдается разрыв межатомных связей кристаллической решетки зерен при очень незначительных сдвигах в отдельных зернах.
8.2. Работа стали на сжатие
При работе на сжатие металл ведет себя также, как и при растяжении. Значения предела текучести, модуля упругости и длины участка текучести равны показателям при растяжении. То есть, сталь хорошо работает как на растяжение, так и на сжатие. Это очень важная особенность.