Određivanje čvrstoće čelika

Osnovna definicija

U upotrebi na bilo kojoj strukturi postoje različita opterećenja u obliku stiskanja, naprezanja ili bumps. Mogu djelovati odvojeno i zajedno.

Suvremeni dizajneri pokušavaju smanjiti masu čeličnih dijelova radi uštede materijala, ali istodobno ne dopuštaju kritično smanjenje nosivosti čitave strukture. To je zbog smanjenja poprečnog presjeka čelične armature.

Ovisno o namjeni predmeta, neki čelični zahtjevi mogu varirati, ali postoji popis standardnih i važnih pokazatelja. Njihove se veličine izračunavaju u fazi projektiranja dijelova i sklopova buduće strukture. Obrada mora imati visoku čvrstoću i odgovarajuću plastičnost.

Prije svega prilikom izračuna čvrstoće čeličnog proizvoda obratite pozornost na snagu prinosa. Ova vrijednost karakterizira ponašanje dijelova pod utjecajem na njih.

Granica toka materijala je veličina kritičnog naprezanja kod koje se materijal nastavlja sam deformirati bez povećanja opterećenja. Ova karakteristika se mjeri u Pascals i omogućuje izračun maksimalnog mogućeg napona za plastični čelik.

Nakon što prođe ta granica, u materijalu se javljaju nepovratni procesi izobličenje kristalne rešetke. S naknadnim povećanjem sile djelovanja na obradi i nadvladavanjem površine prinosa, deformacija se povećava.

Točka popuštanja ponekad je zbunjena s elastičnim granicom. To su slični koncepti, ali granica elastičnosti je veličina maksimalne otpornosti metala i to je samo ispod točke prinosa.

Snaga prinosa je oko pet posto veća od elastične granice.

Sastav legure čelika

Svojstva metala ovise o formiranoj kristalnoj rešetki, koji se, pak, određuje sadržajem ugljika. Dostupnost tipova rešetke na količinu ugljika dobro se prati na strukturnom dijagramu. Ako, primjerice, u čeličnoj rešetki ima do 0,06% ugljika, onda je to klasični ferit koji ima granularnu strukturu. Takav materijal je nestabilan, ali tekući i ima visoku granicu udarne čvrstoće.

Po strukturi, čelik se dijeli na:

• feritni;
• perlita-feritna;
• cementita-feritna;
• cementita, perlit;
• perlita.

Ugljični aditivi i čvrstoća

Zakon o dodanosti potvrdjen je postotnim promjenama cementa i ferita u čeliku. Ako je količina ugljičnog aditiva oko 1,2%, povećava se stresni prinos čelika i povećava otpornost na tvrdoću, čvrstoću i temperaturu. S naknadnim povećanjem sadržaja ugljika, tehnički parametri se pogoršavaju. Čelik je slabo zavaren i nerado bušenja. Vlaknima s malim sadržajem ugljika ponašaju se na najbolji način kod zavarivanja.

Mangan i silicij

U obliku aditiva, kako bi se povećala razina deoksidacije, dodatno se doda mangan. Osim toga, ovaj element smanjuje štetne učinke sumpora. Sadržaj mangana obično ne prelazi 0,8% i ne utječe na tehnološka svojstva legure. Sadašnjost kao čvrsta komponenta.

Silicij također ne utječe na karakteristike metala. Potrebno je povećati kvalitetu zavarenih dijelova. Sadržaj ovog elementa ne prelazi 0,38% i dodaje se tijekom deoksidacije.

Sumpor i fosfor

Sumpor je sadržan u obliku krhkih sulfita. Povećana količina ovog elementa utječe na mehaničku izvedbu legure. Što je više sumpora, to je gora duktilnost, fluidnost i viskoznost legure. Ako je prekoračena granica od 0,06%, proizvod je skloniji koroziji i postaje sposoban za teške abrazije.

Prisutnost fosfora povećava indeks prinosa, ali se smanjuje duktilnost i viskoznost. Općenito, visok sadržaj fosfora značajno narušava kvalitetu metala. Posebno štetno utječe na karakteristike zajedničkog visokog sadržaja fosfora i ugljika. Dopuštene granice sadržaja fosfora su vrijednosti od 0,025 do 0,044%.

Dušik i kisik

To su ne-metalne nečistoće koje smanjuju mehanička svojstva legure. Ako je sadržaj kisika veći od 0,03%, metal se brže pogoršava, vrijednosti plastičnosti i viskoznosti padaju. Aditivi za dušik povećavaju snagu, ali u ovom slučaju snaga prinosa smanjuje se. Povećani sadržaj dušika čini čelik krhkim i potiče brzo starenje metalne strukture.

Ponašanje aditiva za legiranje

Da bi se poboljšale sve fizičke karakteristike čelika, legure se dodaju posebnim elementima za legiranje. Takvi aditivi mogu biti volfram, molibden, nikal, krom, titan i vanadij. Zajedničko dodavanje u traženim omjerima daje najprihvatljivije rezultate.

Doping znatno povećava indeks fluidnosti, otpornosti i sprječava deformaciju i pucanje.

Provjera legure

Prije puštanja u proizvodnju za proučavanje svojstava metalne legure provode se testovi. Uzorci metala podvrgnuti su različitim opterećenjima sve dok se sva svojstva potpuno ne izgube.

Opterećenja su:

• Statistički opterećenje.
• Provjerite izdržljivost i zamor čelika.
• Istezanje elementa.
• Ispitivanje savijanja i torzije.
• Zajednički izdržljivost za savijanje i istezanje.

U tu svrhu koriste se posebni strojevi i stvaraju se uvjeti koji su što bliži načinu rada budućeg dizajna.

Provođenje testova

Za ispitivanje valjkastog uzorka s poprečnim presjekom od dvadeset milimetara i izračunate duljine od deset milimetara, primjenjuje se vlačna opterećenja. Sam uzorak ima duljinu od više od deset milimetara, tako da se može sigurno uhvatiti, a na njemu je označena duljina od deset milimetara i nazivana je izračunatom. Vučna sila se povećavaju i mjeri se rastezljivost uzorka. Radi jasnoće, podaci su ucrtani. Zove se uvjetni dijagram stezanja.

S malim opterećenjem, uzorak se produljuje proporcionalno. Kada se snaga napetosti dovoljno povećava, proporcionalna granica će biti postignuta. Nakon što se postigne ta granica, nesrazmjerno produljenje materijala započinje jednolikom promjenom vlačne sile. Zatim se postigne granica, nakon čega se uzorak ne može vratiti na svoju izvornu duljinu. Kada se ova vrijednost proširi, dio ispitivanja se mijenja bez povećanja napetosti. Na primjer, za čeličnu šipku sv. 3 ta je vrijednost jednaka 2450 kg po jednom kvadratnom centimetru.

Neizražena točka prinosa

Ako se materijal može dugo deformirati pod konstantnom silom utjecaja, naziva se savršeno plastično.

U testovima se često događa da je protoka jastuka neizrazita, zatim se uvodi definicija uvjetne točke prinosa. To znači da sila koja djeluje na metal uzrokuje deformaciju ili preostalu promjenu od oko 0,2%. Vrijednost preostale promjene ovisi o duktilnosti metala.

Metal je više plastični, veća je vrijednost trajne deformacije. Tipične legure u kojima se neizravno izražava takva deformacija su bakar, mjed, aluminij, čelici s niskim sadržajem ugljika. Uzorci tih legura nazivaju se brtvljenjem.

Kada metal počne "protjecati", kao što pokazuju eksperimenti i studije, ona proizvodi jake promjene u kristalnoj rešetki. Na površini se pojavljuju čvrste linije, a kristalni slojevi znatno se mijenjaju.

Nakon što se metal spontano širi, prolazi u slijedeće stanje i ponovno stječe sposobnost otpora. Zatim je legura dostigla svoju krajnju snagu i detaljno se očituje najslabiji dio na kojem se javlja oštar suženost uzorka.

Područje poprečnog presjeka postaje manje i u tom trenutku dolazi do pucanja i prijeloma. Snaga vlačne sile u ovom trenutku pada zajedno s vrijednošću stresa i prekida dijelova.

Alati visoke čvrstoće izdržavaju opterećenje do 17500 kilograma po centimetarskom kvadratu. Snaga čelika ST.3 je u rasponu od 4-5 tisuća kilograma po centimetru kvadrata.

Obilježja plastičnosti

Plastičnost materijala je važan parametar koji se mora uzeti u obzir pri projektiranju struktura. Plastičnost određuje dva čimbenika:

• preostala elongacija;
• sužavanje na pauzi.

Rezidualna istezanja izračunava se mjerenjem ukupne duljine dijela nakon što je propao. Sastoji se od zbroja duljina svake polovice uzorka. Zatim, u postocima, određuje se omjer prema izvornoj uvjetnoj duljini. Što je metal legura jača, manja je vrijednost relativne rastezljivosti.

Rezidualna konstrikcija je omjer u postotku najužeg mjesta prijeloma prema izvornoj površini poprečnog presjeka ispitivane šipke.

Indeks embrittlementa

Najkrilnija metalna legura je alatni čelik i lijevano željezo. Friability je svojstvo obrnutog plastičnosti, a nešto je proizvoljna, jer jako ovisi o vanjskim uvjetima.

Takvi uvjeti mogu uključivati:

• Temperatura okoline. Što je temperatura niža, to je krhka proizvod postaje.
• Stopa promjene primijenjene sile.
• Vlažnost okoliša i ostali parametri.

Kada se vanjski uvjeti mijenjaju, isti se materijal ponaša drugačije. Ako je od lijevanog željeza pričvršćen sa svih strana, onda se ne razbije ni pod značajnim opterećenjima. I, na primjer, kada postoje žljebovi na čeličnoj šipki, dio postaje vrlo krhko.

Stoga, u praksi, nije riječ o ograničenju krhkosti koja se koristi, ali stanje uzorka je definirano kao lomljiva ili prilično plastična.

Jačina materijala

Ova mehanička svojstva obratka i karakterizira sposobnost izdržavanja opterećenja bez potpunog razbijanja. Za pokusne uzorke stvoreni su uvjeti koji odražavaju buduće uvjete rada i primjenjuju različite učinke, postupno povećavajući opterećenje. Povećanje sila djelovanja uzrokuje plastične deformacije u uzorku. U plastičnim materijalima, deformacija se javlja na jednom, naglašenom području nazvanu cerviksu. Krhki materijali mogu se istodobno urušiti na nekoliko područja.

Čelik prolazi test kako bi točno odredio različita svojstva kako bi se dobio odgovor o mogućnosti njegove uporabe pod određenim uvjetima u izgradnji i izgradnji složenih struktura.

Vrijednosti fluidnosti različitih razreda čelika uključene su u posebne standarde i tehničke uvjete. Postoje četiri glavne klase. Vrijednost prinosa prvoklasnih proizvoda može doseći do 500 kg / cm2, druga klasa zadovoljava zahtjeve opterećenja do 3.000 kg / cm2, treća do 4.000 kg / cm2. a četvrta klasa može izdržati do 6.000 kg / cm2.